溫敏性聚乙烯醇丙烯酸鈉共聚凝膠的制備與表征的論文答辯

1、溫敏性聚乙烯醇/丙烯酸鈉共聚凝膠的制備與表征指導(dǎo)老師：周海鷗姓 名：任關(guān)濤 學(xué) 號(hào)：班 級(jí)：07高分子（1）1一、前景介紹 1.水凝膠 已水為分散介質(zhì)的凝膠。具有交聯(lián)結(jié)構(gòu)的水溶性高分子中引入一部分疏水基團(tuán)而形成能遇水膨脹的交聯(lián)聚合物。是一種高分子網(wǎng)絡(luò)體系，性質(zhì)柔軟，能保持一定的形狀，能吸收大量的水。凡是水溶性或親水性的高分子，通過(guò)一定的化學(xué)交聯(lián)或物理交聯(lián)，都可以形成水凝膠 。22、溫敏性水凝膠 溫敏性水凝膠是一類具有最低臨界相轉(zhuǎn)變溫度（LCST）的水凝膠。在溫度低于LCST 時(shí)，聚合物鏈中親水性鏈段和水分子之間的氫鍵作用占主導(dǎo)地位，聚合物分子鏈呈伸展?fàn)顟B(tài)，提高了聚合物分子的水溶性，水分子分散于

2、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，形成凝膠狀態(tài)；然而隨著溫度的升高，聚合物鏈中親質(zhì)子鏈段間的親質(zhì)子性作用增強(qiáng)，而氫鍵作用減弱，綜合作用體現(xiàn)為通過(guò)親質(zhì)子作用，聚合物鏈段締合，水凝膠的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)收縮，水分子被擠出，表現(xiàn)為凝膠脫水。 3由于聚乙烯醇水凝膠是一類研究的比較成熟的水凝膠，而且具有無(wú)毒、無(wú)害、生物相容性好等優(yōu)點(diǎn)，如果能夠制備出聚乙烯醇溫敏性水凝膠，來(lái)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的溫敏性水凝膠，將是一個(gè)不錯(cuò)的選擇。 但是溫敏性PVA水凝膠在力學(xué)強(qiáng)度、透明性、表面性能等由于體系的復(fù)雜而變差，因此針對(duì)這些問(wèn)題，也將會(huì)一展開系列的研究。3.聚乙烯醇水凝膠4二、課題意義由于聚N-異丙基丙烯酰胺（NIPA）被懷疑和聚丙烯酰胺一樣，是一類致癌物質(zhì)

3、和神經(jīng)毒素，其應(yīng)用將受到限制。其替代品的研制正在快速開展。聚乙烯醇（PVA）是一種廉價(jià)易得、無(wú)毒、具有良好生物相容性的的水溶性聚合物，廣泛應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，其水凝膠可作為人造軟骨、人造肌肉、創(chuàng)面薄膜和人造晶體等。但聚乙烯醇不具有溫敏性，常溫水溶性較差，且含有大量氣泡，弱而易碎。丙烯酸含有陰離子羧酸根離子，是一種陰性聚電解質(zhì)，具有優(yōu)良的水溶性，將其進(jìn)入PVA鏈中可以改善PVA的水溶性。和成聚乙烯醇-丙烯酸鈉共聚物后用酸催化，進(jìn)行部分縮醛得到具有溫度敏感性的材料，并對(duì)其進(jìn)行表征。迄今為止，有關(guān)APVA溫敏性系統(tǒng)的研究很少，對(duì)產(chǎn)物的的研究為制備新型文敏高分子材料提供了參考。 5三、研究?jī)?nèi)容1、制備

4、聚乙烯醇/丙烯酸鈉共聚物。2、對(duì)生成的聚合物進(jìn)行改性，縮醛使其具有溫敏性。3、將產(chǎn)物制成水凝膠。4、對(duì)制成水凝膠進(jìn)行表征以確定其具有溫敏性及其LCST及影響因素。5、研究膨脹率的影響因素。6四、溫敏PVA-CO-AANa水凝膠的前景 近年來(lái)，由于溫敏性水凝膠在醫(yī)學(xué)上具有廣泛的應(yīng)用而備受重視，溫敏水凝膠還在酶的固定、免疫分析等方面得到廣泛應(yīng)用，用來(lái)增加酶的穩(wěn)定性和免疫分析的靈敏性。溫敏性水凝膠聚合物單體在紡織品上接枝或?qū)⒕酆衔锶芤和繉釉诳椢锷希梢孕纬芍悄芗徔椘?。本課題的中心任務(wù)是溫敏性PVA-CO-AANa水凝膠的制備與溫敏性的研究，其一系列的優(yōu)點(diǎn)為其取代聚N-異丙基丙烯酰胺作了鋪墊，如果技術(shù)

5、條件支持其必將受到廣泛的應(yīng)用。7五、課題研究實(shí)驗(yàn)方案1、以乙酸乙烯酯，丙烯酸為單體，偶氮二異丁 氰為引發(fā)劑，甲醇為溶劑生產(chǎn)PVA-co-AANa共聚物。2、以酸為催化劑，進(jìn)行縮乙醛使其具有溫敏性。3、用“凍融”法制備水凝膠。4、通過(guò)測(cè)定水凝膠的溶脹比以卻定其的LCST。8六、水凝膠的制備1、PVAc-CO-AA的制備（以乙酸乙烯酯，丙烯酸為單體偶氮二異丁氰為引發(fā)劑，甲醇為溶劑，溫度60）2、PVA-CO-AAa的制備（NaOH為催化劑，溶劑甲醇，溫度40）3、APVA-CO-AANa的制備（縮乙醛，PH=2,溫度60）4、APVA-CO-AANa 水凝膠的制備（凍融法，-18凍16h，室溫下溶

6、解8h）9七、結(jié)構(gòu)表征圖1 APVA-C0-AANa的紅外光譜圖10 圖1為APVA-co-AANa的紅外譜圖，從圖中可以看出:1720cm-1處為羰基C=O 的伸縮振動(dòng)峰；由于是典型的仲醇，1100cm-1處為APVA-co-AANa的CO伸縮振動(dòng)峰；3340cm-1和1398cm-1各有一個(gè)強(qiáng)的羥基伸縮和變形振動(dòng)峰；1400cm-1左右的聚丙烯酸鈉鹽的特征峰與之重疊,這說(shuō)明共聚物PVA-co-AANa已生成；同時(shí)在2985 cm-1處的吸收峰,這是甲基CH反對(duì)稱伸縮振動(dòng)峰,說(shuō)明PVA-co-AANa確實(shí)與乙醛發(fā)生了縮醛化反應(yīng)。11八、性能測(cè)試縮醛度對(duì)APVA-CO-AANa的LCST的影響

7、圖2 不同縮醛度的PVA-CO-AANa水凝膠在不同溫度下的溶脹比 由圖2 可看出水凝膠的LCST隨縮醛度的增大而減小，溶脹比隨縮醛度的增大而增大。122.共聚單體組成對(duì)PVA-co-AANa水凝膠的LCST的影響 圖3 不同單體組分的APVA-CO-AANa水凝膠在不同溫度下的溶脹比。 由圖3可以看出，相同縮醛度的APVA-CO-AANa水凝膠隨AA含量的增加而增大。水凝膠在相同溫度下的溶脹比隨AA的含量的增加而增大。 133.鹽對(duì)APVA-CO-AANa水凝膠的LCST的影響 圖4 溶液中NaCL濃度對(duì)APVA-CO-AANa水凝膠的LCST的影響。 由圖4可以看出APVA-CO-AANa

8、水凝膠的LCST隨溶液中NaCL濃度的曾大而減小。 144.共聚單體組成對(duì)PVA-co-AANa水凝膠的溶脹速率的影響圖5 不同單體組分的APVA-CO-AANa水凝膠在30的去離子水中溶脹比隨時(shí)間的變化情況。由圖5 可以看出APVA-CO-AANa水凝膠的溶脹速率隨AA含量的增加而增大。 15 5. pH值對(duì)溶脹比的影響圖6APVA-CO-AANa水凝膠在不同PH下的溶脹比。 16 圖6 顯示在PH值范圍內(nèi)APVA-CO-AANa水凝膠溶脹比基本不變，在以后開始增大，在PH值為時(shí)達(dá)到最大值。當(dāng)PH值大于時(shí)水凝膠開始收縮另一方面，在PH值從降到的過(guò)程中，PH值從凝膠纖維逐漸溶脹，溶脹比在范圍內(nèi)

9、基本保持恒定。在PH值為時(shí)凝膠開始急劇收縮，當(dāng)PH 值小于時(shí)SR值基本保持不變。在PH值在之間形成一個(gè)滯后環(huán)。凝膠纖維的的膨脹收縮性可分為三個(gè)PH值區(qū)域：有滯后（）和無(wú)滯后（，）。176. AA的含量對(duì)增長(zhǎng)pH中溶脹比的影響 圖7 不同單體組分的APVA-CO-AANa水凝膠在不同PH值下的溶脹比。 圖7 顯示含AA不同的水凝膠在增長(zhǎng)的PH環(huán)境中的SR的變化。含AA量高的在相同PH下，溶脹比較高。 189.總結(jié) 通過(guò)部分縮醛化反應(yīng),在PVA-co-AANa分子鏈中引入了憎水性縮醛環(huán),使其由親水性高分子變成兩親性高分子APVA2-o-AANa,表現(xiàn)出溫敏性。低溫時(shí),水為聚合物的良溶劑,水凝膠吸水膨脹。溫度高于LCST時(shí),水成為APVA-co-AANa的不良溶劑,水凝膠脫水收縮。在可以“凍融”形成水凝膠的情況下，水凝膠的溶脹比隨縮醛度的曾加而變大。APVA-co-AA